[发明专利]增压的柴油内燃发动机以及控制这种发动机中的气流的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种内燃发动机的控制，即，涉及使用其所有的传感器以及致动器来控制该发动机的技术。实质上，考虑的是增压的柴油内燃发动机，该柴油内燃发动机包括用于使排出气体部分地再循环的回路。所有的控制法规或软件策略以及特征参数，如发动机的不同校准，都包合在一个计算机或电子控制单元(ECU)中。

背景技术

限制车辆的排放中产生的污染物数量的标准正变得越来越严格，这些污染物包括氮氧化物(称为NO_X，其中x根据所考虑的氧而变化)和碳烟颗粒。为满足这些标准，已知在柴油发动机上设置用于使排出气体部分地再循环的回路(称为“排气再循环”的EGR)，一部分的排出气体因此被再次引入到进气中。其结果是，进入发动机的气体混合物由来自压缩机的新鲜空气与来自排气歧管的排出气体混合构成。通常，插入一个阀(称为“EGR阀”)以便调节再循环的排出气体的流量。当再循环的排出气体对于燃烧是惰性的时，与未设置排出气体再循环的类似发动机相比，这具有降低最大燃烧温度并且因此减少过量氧气的作用。更确切地说，在温度和氧气率升高的燃烧过程中促进了氮氧化物的形成，而低的氧气率促进碳烟颗粒的形成。因此，排出气体的部分再循环具有减少氮氧化物的量并且增加燃烧过程所产生的碳烟颗粒的数目的直接结果。

为了补救碳烟颗粒增加的问题，在涡轮增压器的涡轮机与消音器之间的排气管线中安装颗粒过滤器，该颗粒过滤器可以例如由一组微通道形成，在这些微通道中大部分的碳烟颗粒被捕获。一旦过滤器被颗粒饱和，就不得不通过在称为再生的阶段中燃烧这些颗粒来清空它。这种再生在适当的时刻被触发，并且通过由加热装置所产生的温度提高或者通过具有提高经过过滤器的气体温度作用的、对发动机的特定调整来实现。

为了进一步减少燃烧过程中产生的氮氧化物的量，可以设想借助于安放在排出气体的再循环回路中的空气/水冷却装置来冷却被引入到发动机中的气体混合物。进入发动机的气体温度的降低使之有可能引入更大质量的排出气体，因为发动机的填充随着被引入的混合物温度的降低而增加。排出的氮氧化物的量因此通过温度降低的作用并且通过再循环的排出气体质量增加的作用二者而减少。

还已经设想布置用于低压排出气体的再循环的回路，该回路移除涡轮增压器的涡轮机下游的颗粒过滤器的出口处的排出气体，并且将它们再注入到压缩机的上游。这种低压再循环回路比常规的高压再循环回路更有利，常规的高压再循环回路将排出气体直接带入到排气歧管中并且将它们再注入到压缩机下游的进气压力通风系统中。

更确切地说，在高压再循环回路中，再循环的排出气体未被过滤，并且有堵塞再循环回路、再循环阀以及进气压力通风系统和发动机的风险。

为了以最简单的方式确定在发动机的一个具体操作点处产生的氮氧化物与碳烟颗粒的量之间的折衷，重要的是能通过被引导经过空气过滤器并被允许进入发动机中的气流速率来精确地调节再循环的排出气体的速率。

气流速率的这种调节通常通过在两个构件上起作用而实现，这两个构件是用于调节再循环的排出气体的阀或定位在低压再循环回路中的EGR阀，以及在再循环回路的分支的下游并且在安装于排气管线中的消音器的上游安装在排气管线中的排气阀瓣。

专利申请US2004/0006978中公开了用于低压排出气体的再循环的回路的使用，在该回路中用于有待再循环的排出气体的分支定位在颗粒过滤器与消音器之间，排出气体的返回定位在空气过滤器与压缩机之间。低压再循环回路中安装有受控的再循环阀或EGR阀以及冷却装置。所述回路还包括文丘里装置，从而产生有可能将再循环的排出气体吸入的部分真空。

专利US 5 806 308和专利申请US2005/0045407提出消除文丘里装置并且用安放在排气管线中的排气阀瓣来代替它。因此，有可能不考虑发动机的运行点而在EGR阀的边界处产生压力差。

专利申请WO2007/066033(RENAULT)提出一种通过对进入气流速率的调节来控制具有低压再循环回路的增压发动机的方法，其方式为对布置在再循环回路中的EGR阀和安装在排气管线中的排气阀瓣进行作用。进入气流速率的设定点值与测量值之间的差值被送到空气调节器，该空气调节器将该差值转换成一个位置设定点值。该设定点值被转发到一个设定点值分离器，该分离器提供两个分离的设定点值：一个用于EGR阀的位置，另一个用于排气阀瓣的位置。尽管该文献中提出的装置是令入满意的，但是已经观察到其校准是复杂的并且控制法规缺少稳健性，调节器不但必须补偿干扰，而且必须将由EGR阀和排气阀瓣的组件构成的待调节的系统的非线性考虑在内。

发明内容